Какие микроорганизмы используют для биосинтеза лизина?
Установлено, что лизин в орг-ме - не только структурный элемент белка, он выполняет ряд важных биохим-ких ф-ций — яв-ся предшеств-ком карнитина и оксилизина, способствует транспорту Са2+ и стронция в кл. В наст. время во многих странах препарат лизина добавляют к хлебу для повыш-я его биол-кой ценности, а также для улучш-я внешнего вида. Доказано, что лизин улучшает аппетит, способствует секреции пищевар-ных ферментов, предотвращает кариес зубов у детей.
Лизин яв-ся самой дефицитной в кормах животных незаменимой аминокислотой. Добавка лизина в кол-ве 0,1-0,4 % к кормам значительно увелич-т продукт-сть домашних жив-х. Для биосинтеза лизина исп-ют гомосериндефицитные мутанты ауксотрофных бактерий родов Brevibacterium, Micrococcus, Corynebacterium.
Лизин синтез-ся микр-мами 2-мя способами.
1 способ. Микромицеты и дж продуцируют лизин из α-кето-глутаровой к-ты ч/з α-аминоадипиновую к-ту. Ʋ образ-ния лизина по данной схеме лимитир-ся стадиями синтеза α-кетоглутаровой к-ты и глутаминовой к-ты ч/з цикл Кребса.
2 способ. Для бакт-ных культур, относящихся к р. Brevibacte-rium; Corynebacterium хар-рен путь биосинтеза лизина из аспарагиновой к-ты ч/з диаминопомелиновую кислоту.
Помимо лизина по схеме биосинтеза из аспарагиновой к-ты образ-ся также метионин, треонин и изолейцин
Какие микроорганизмы используют при получении молочной кислоты
Мол.к-та (СН3СНОНСООН) – органическая одноосновная к-та, образуемая в рез-те анаэробного превращ-я углеводов МКБ. В 1847 г. С. Блодно доказал, что данная к-та яв-ся продуктом брожения, а Л. Пастер установил, что этот процесс вызывают бакт. Образ-ние мол.к-ты из глюкозы возможно несколькими путями. При сбраживании гомоферментными МКБ:
С6Н12О6 → 2 СН2ОН2СНОНСНО (глицеральдегид)→ → 2 СН3СОСНО (метилглиоксаль) + 2 Н2О,
СН3СОСНО (метилглиоксаль) + Н2О →
→ СН3СНОНСООН (молочная кислота).
Второй путь, гетероферментный, вкл. распад глюкозы до пировиногр. к-ты и восстан-е последней до мол.к-ты:
С6Н12О6 → СН3СОСООН + Н2 → СН3СНОНСООН.
МКБ подразделяют на 2 гр. – гомоферм-ные и гетероферм-ные. Гомоферм-ные бакт. (напр., Lactobacillus delbrückii) расщепл. моносахариды с образ-нием 2х молекул мол.к-ты в соотв-вии с суммарным ур-ем:
C6H12O6 = 2CH3CHOH-COOH
Гетероферм-ные бакт. (напр., Bacterium lactis aerogenes) ведут сбраж-е с образ-ем мол.к-ты, укс. к-ты, этилового спирта и CO2, а также образуют небольшое кол-во ароматич. в-в - диацетила, эфиров.
При молочнокислом брожении превращение углеводов близко к реакциям спиртового брожения, за искл-ем декарбоксилирования пировиногр.к-ты, α восстан-ся до мол.к-ты за счёт Н2, получаемого от НАД-Н. Гомоферм-ное молочнокислое брожение исп-ся для получ-я мол.к-ты, при изгот-нии разл-х кислых мол. продуктов, хлеба и в силосовании кормов в сельском хоз-ве. Гетероферм-ное молочнокислое брожение происх. при консерв-нии разл-х плодов и овощей путём квашения.
Молочнокислое брожение предст. собой разложение сахара под действием МКБ с образ-ем мол.к-ты. В суммарном виде его можно представить след. ур-ем:
С6Н12О6 = 2С3Н6О3 + 18 ккал.
Это брожение часто наблюд-ся в молоке и вызывает его скисание. МКБ бывают шаровидной и палочковидной формы. Они неподвижны, спор не образуют и яв-ся факульт-ми анаэробами.
Разл. виды МКБ в равных усл-ях продуцируют разное кол-во к-ты, что объясняется их неодинаковой кислотоустойч-тью. Палочковидные бакт. образуют больше к-ты, чем шаровидные (кокки).
МКБ способны сбраж. только моно- и дисахариды и совсем не сбраживают крахмал и др. полисахариды, т.к. не выделяют соотв-щих ферментов. Пром-ное пр-во мол.к-ты начато в конце ХIХ века с участием МКБ Lactobacillus delbrueckii, L. leichmannii, L.bulgaricus. Молочнокислое брожение протекает в анаэробных усл-ях, но лактобациллы отн-ся к факульт-ным анаэробам, поэтому при ферм-ции воздух полностью не удаляют из ферментеров. В каче-ве сырья исп-ют сахарную и тростниковую мелассу и гидролизаты крахмала, при этом конц-ция сахаров в исходной среде в зав-ти от хар-ра брожения составляет от 5 до 20 %. Исп-ют восстан-ные формы азота, сульфаты или фосфаты аммония, а также солод и кукурузный экстракт в кач-ве источника факторов роста. Возможно исп-ние сульфитного щелока с участием бактерий L. delbrueckii. Ферм-цию проводят в глубинной культуре при рН 6.3–6.5 и строго постоянной t=50°С. τ процесса сост. до 7–11 суток. В ходе процесса брожения для коррекции изменяющегося рН в культуру вносят мел, 3–4 раза в теч. суток. Конечная конц-ция образующегося лактата кальция составляет 10–15 %, остаточная концентрация сахаров – 0.5–0.7 %.
На стадии получения готового продукта культуральную среду нагревают до 80–90°, затем нейтрализуют гашеной известью до слабощелочной реакции. После отстаивания в теч. 3–5 ч взвешенные частицы декантируют. После этого р-р лактата Са2+ подают на
фильтр-пресс. Фильтрат упаривают до конц-ции 27–30 %, охлаждают до 25–30° и подвергают кристал-ции. Промытый лактат кальция отделяют центрифугир-ем и подвергают расщеплению H2SO4 при 60–70°. Сырую мол.к-ту 18–20 % конц-ции упаривают в неск-ко этапов в вакуум-выпарных ап-тах до 70 % конц-ции. Отфильтрованную к-ту после фильтр-пресса подают на розлив с внесением небольших кол-в мела, при этом ок. 10 % к-ты превр-ся в кристаллический лактат, α связывает мол.к-ту.